JPH10209031A

JPH10209031A - 結像特性補正方法及び投影露光装置

Info

Publication number: JPH10209031A
Application number: JP9021026A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Suzuki; 広介鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】高スループットで照明領域の切り換えを行
い、マスク及び投影光学系の照明光吸収による結像性能
の変動を極力抑える。【解決手段】図８（Ａ）のようにマスクＲ上の計測マ
ーク９０ａの投影光学系を介した投影像の光電検出が行
われる間に、図８（Ｂ）のようにマーク９０ａの位置と
次のマーク９０ｂの位置とを含む制限された領域が照明
されるように照明領域１０３が設定される。このため、
次のマーク９０ｂの投影像の検出の時点では、照明領域
はその検出対象であるマーク９０ｂを含む領域に設定さ
れているので直ちに検出を開始することができ、照明領
域の切り換えがスループットに悪影響を与えることがな
い。また、照明領域は最大でも検出中のマーク位置と次
のマーク位置とを含む制限された領域（例えば図８
（Ｆ）の照明領域１０８）に制限される。このため、マ
スク及び投影光学系の照明光吸収による結像性能の変動
を極力抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結像特性補正方法
及び投影露光装置に係り、更に詳しくは、マスクに形成
されたパターンの像を基板上に投影する投影光学系の結
像特性を補正する結像特性補正方法及びこの方法が適用
される投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば半導体素子又は液晶表
示素子等をリソグラフィ工程で製造する際に、マスク又
はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパター
ンの像を投影光学系を介してフォトレジスト等が塗布さ
れたウエハ等の感応基板上に投影露光する投影露光装置
が用いられている。かかる投影露光装置においては、微
細な回路パターンを精度良く形成するために高精度な結
像特性が要求され、さらに、基板上の同一領域に複数層
のパターンを順次積層形成するために、前層までの露光
時に基板上に形成されたパターンと今回露光処理しよう
とするレチクルのパターンとの高精度な重ね合わせ精度
が要求される。そのため、投影光学系によるレチクルパ
ターンの基板上での結像特性は高度に調整されていなけ
ればならず、露光処理に先立って投影光学系による結像
特性を評価する方法が種々考案されている。

【０００３】この種の投影光学系による結像特性を評価
する方法として、実際の露光に先立ち、複数のマークが
描かれたテストレチクルのパターンを基板上に投影露光
し、現像されたテストパターン像を観察する方法が、最
も一般的に行われていたが、この方法では、予備的な露
光、現像工程を必要とするために時間と労力を要し、像
を測定するための特別の装置も必要となるという不都合
があった。

【０００４】かかる不都合を改善するものとして、感応
基板が載置されるステージ上に光電センサを設けて、セ
ンサ出力から投影光学系を介して形成されるレチクルの
テストパターンの空間像を直接観察する方法が提案され
ている（特開昭５９−９４０３２号公報参照）。この方
法によれば、装置の初期調整だけでなく、装置の経時変
化、大気圧、温度等の外部環境の変化、あるいは、結像
光学系による照明光の吸収、あるいはレチクルへの照明
条件（立体角等）の装置条件の変化等で発生する結像特
性の変化を簡単に観察することができ、観察結果に基づ
いて結像特性を補正することもできる。近年の投影露光
装置には、この方法を実施するための投影光学系の結像
特性計測機構が装備されている。

【０００５】この種の投影露光装置における結像特性計
測機構を用いて、レチクル上に描かれたテストパターン
（このテストパターンは結像特性の測定に用いられるの
で、以下「計測パターン」という）の空間像を基板ステ
ージ上の光電センサで計測する方法として次の２つの方
法のどちらかを採用することが一般的である。

【０００６】第１の方法は、計測パターンの近傍のある
制限されたレチクル上の領域のみを照明した状態で１つ
の計測パターンの空間像の計測を行い、その計測が終了
した後、照明系内のブラインド（視野絞り）の設定を変
更してレチクル上の照明領域を次の計測パターンの近傍
のある制限された領域に切り換え該次の計測パターンの
空間像の計測を行ない、以後同様の動作を繰り返す方法
である。

【０００７】第２の方法は、レチクルほぼ全面を照明し
た状態で、順次計測パターンの空間像の計測を行なう方
法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】近年の半導体素子の高
集積化に伴い回路パターンが微細化するにつれ、投影露
光装置にもより高い解像力、より高い重ね合わせ精度が
要求されるようになり、かかる要求に応え、投影光学系
の結像特性を高精度に調整するべく、レチクル内に複数
の計測パターンを配置し、これらの計測パターンそれぞ
れの空間像の計測結果を用いて投影光学系の結像特性を
より厳密に評価することが一般的になりつつある。

【０００９】しかるに、前述した従来技術の第１の方法
を採用した場合、不要な部分を照明しないことにより、
投影光学系等が照明光を吸収して結像特性が悪化するこ
とを防ぐことはできるが、計測パターンが多く計測位置
が多くなるにつれて、照明領域の切り換えがスループッ
トに悪影響を与えてしまうという不都合があった。

【００１０】一方、前述した従来技術の第２の方法を採
用した場合には、上記スループット低下の問題は生じな
いが、複数の計測パターンの全部を計測する時間中、レ
チクル全面に照明光が照射されるため、レチクルや投影
光学系が照明光を吸収して結像特性が劣化してしまうと
いう不都合があった。

【００１１】本発明は、上記のような事情の下になされ
たもので、請求項１に記載の発明の目的は、照明領域の
切り換えがスループットに悪影響を与えることがなく、
マスク及び投影光学系の照明光吸収による結像特性の変
動を極力抑えることができる結像特性補正方法を提供す
ることにある。

【００１２】また、請求項２ないし５に記載の発明の目
的は、高スループットで高精度に結像特性の補正を行な
うことができる投影露光装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を基板
（Ｗ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）の結像特性を補
正する結像特性補正方法であって、前記マスク（Ｒ）上
に形成された１つのマークパターンを含む領域を照明光
により照明して当該マークパターンの前記投影光学系
（ＰＬ）を介した投影像を光電検出するとともに、該投
影像の検出中に、その検出中のマークパターン位置と次
のマークパターン位置とを含む制限された領域が照明さ
れるように照明領域を設定する第１工程と；前記第１工
程を少なくとも１回経た後に、前記第１工程で検出され
た投影像のデータから前記投影光学系（ＰＬ）の結像特
性を計算する第２工程と；前記第２工程における計算結
果に基づいて前記投影光学系（ＰＬ）の結像特性を補正
する第３工程とを含む。

【００１４】これによれば、第１工程において、マスク
上に形成された１つのマークパターンを含む領域を照明
光により照明して当該マークパターンの前記投影光学系
を介した投影像を光電検出する際に、その検出中のマー
クパターン位置と次のマークパターン位置とを含む制限
された領域が照明されるように照明領域が設定される。
この第１工程を１回又は複数回経た後に、第１工程で検
出されたそれぞれの投影像のデータから投影光学系の結
像特性を計算する第２工程の処理が行われ、この計算結
果に基づいて第３工程において投影光学系の結像特性が
補正される。

【００１５】このように、第１工程において、マークパ
ターンの前記投影光学系を介した投影像の光電検出が行
われる間に、その検出中のマークパターン位置と次のマ
ークパターン位置とを含む制限された領域が照明される
ように照明領域が設定されることから、次のマークパタ
ーンの投影像を検出する時点では、照明領域はその検出
対象であるマークパターンを含む領域に設定されている
ので直ちに検出を開始することができ、照明領域の切り
換えがスループットに悪影響を与えることがない。ま
た、照明領域はある１つのマークパターンを含む領域、
最大でも検出中のマークパターン位置と次のマークパタ
ーン位置とを含む制限された領域に制限されるので、マ
スク及び投影光学系の照明光吸収による結像特性の変動
を極力抑えることができる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、照明光によりパ
ターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明し、前記パター
ンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して感応基板（Ｗ）上
に投影露光する投影露光装置であって、前記マスク
（Ｒ）上の照明領域を規定する照明領域規定手段（２
０）を有し、この照明領域規定手段で規定された前記マ
スク上の照明領域を照明光により照明する照明手段（１
１）と；前記感応基板（Ｗ）が載置される基板ステージ
（５０）と；前記マスク（Ｒ）と前記基板ステージ（５
０）を所定方向に相対移動させる相対移動手段（５４、
５８）と；前記相対移動中に前記マスク（Ｒ）上に形成
されたマークパターンの前記投影光学系（ＰＬ）による
投影像を光電検出する光電検出手段（１００）と；前記
光電検出手段（１００）による前記マスク上の１つのマ
ークパターンの検出中に、その検出中のマークパターン
位置と次のマークパターン位置とを含む制限された領域
が照明されるように、前記照明領域規定手段（２０）を
制御して照明領域を変更する制御手段（２６）と；前記
光電検出手段（１００）により検出された投影像のデー
タから前記投影光学系の結像特性を計算する計算手段
（２６）と；前記計算手段の計算結果に基づいて前記投
影光学系の結像特性を補正する結像特性補正手段（４４
ａ〜４４ｃ、４９、４８）と：を有する。

【００１７】これによれば、照明手段によって、照明領
域規定手段で規定されたマスク上の所定の照明領域（例
えばマスク上の１つのマークパターンの近傍領域）が照
明光により照明された状態で、相対移動手段によってマ
スクと基板ステージとが所定方向に相対移動されると、
この相対移動中に、投影光学系を介して基板ステージ上
に投影されたマスク上のマークパターンの投影像（空間
像）が光電検出手段によって光電検出される。このよう
にして光電検出手段によって１つのマークパターンの投
影像の検出が行われる間に、制御手段ではその検出中の
マークパターン位置と次のマークパターン位置とを含む
制限された領域が照明されるように、照明領域規定手段
を制御して照明領域を変更する。このようなマークパタ
ーンの投影像の検出動作とこれと同時に行われる照明領
域の変更動作とが、マスク上の異なるマークパターンに
対して順次行なわれる。このようにして、マークパター
ンの投影像の検出が終了すると、計算手段によって光電
検出手段により検出された投影像のデータから投影光学
系の結像特性が計算され、結像特性補正手段により計算
手段の計算結果に基づいて投影光学系の結像特性が補正
される。

【００１８】このように、制御手段がマークパターンの
投影光学系を介した投影像の光電検出が行われる間に、
その検出中のマークパターン位置と次のマークパターン
位置とを含む制限された領域が照明されるように照明領
域規定手段を制御して照明領域を変更することから、次
のマークパターンの投影像の検出の時点では、照明領域
はその検出対象であるマークパターンを含む領域に設定
されているので直ちに検出を開始することができ、照明
領域の切り換えがスループットに悪影響を与えることが
ない。また、照明領域はある１つのマークパターンを含
む領域、最大でも検出中のマークパターン位置と次のマ
ークパターン位置とを含む制限された領域に制限される
ので、マスク及び投影光学系の照明光吸収による結像特
性の変動を極力抑えることができる。

【００１９】この場合において、照明領域規定手段は、
マスク上の任意の位置に所定形状、例えば矩形の照明領
域を設定できるものであれば足りるが、請求項３に記載
の発明の如く、前記照明領域規定手段（２０）は、前記
照明光の光軸に対し垂直な面内で前記照明領域を回転さ
せる回転機能をも備えても良い。かかる場合には、マス
ク上に形成するマークパターンの配置の自由度が向上す
るという利点がある。

【００２０】また、この場合において、光電検出手段は
マークパターンの空間像を直接的に光電検出しても良い
が、請求項４に記載の発明の如く、前記光電検出手段に
より検出される投影像のデータが、前記マークパターン
の空間像の積分データである場合には、前記計算手段
が、前記積分データを前記相対走査方向に対して微分す
るようにすれば良い。これによってもマークパターンの
空間像データを得ることができるので、空間像データに
基づく結像特性の計算、この計算結果に基づく投影光学
系の結像特性の補正が可能になる。

【００２１】通常、光電検出手段により検出される投影
像のデータが、前記マークパターンの空間像の積分デー
タである場合には、マスク上のマークパターンの大きさ
に対応する開口部が基板ステージ上に設けられ、この開
口部を介してマークパターンの光電検出が行われるの
で、信号がスリット状の開口部を設ける場合のように平
均化されないので、より実際の像に近い信号が得られ
る。

【００２２】また、投影光学系の結像特性は種々挙げら
れるが、例えば請求項５に記載の発明の如く、計算手段
が、倍率、ディストーション、コマ、球面、フォーカ
ス、アス、像面湾曲の中で少なくとも一つを計算すると
ともに、前記結像特性補正手段は、前記計算手段で計算
された結像特性を補正しても良い。このような結像特性
補正手段は、例えば投影光学系を構成するレンズエレメ
ントの一部を光軸方向あるいは傾斜方向に駆動する手段
や、その一部レンズエレメント相互間の密封空間の圧力
を調整する手段等の比較的構成の簡単な手段によって実
現される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図１０に基づいて説明する。

【００２４】図１には、一実施形態に係る投影露光装置
１０の構成が概略的に示されている。この投影露光装置
１０は、マスクとしてのレチクルＲ上に形成されたパタ
ーン像をステップアンドリピート方式により投影光学系
ＰＬを介して基板（及び感応基板）としてのウエハＷの
ショット領域に投影する縮小投影型の露光装置（いわゆ
るウエハステッパ）である。

【００２５】この投影露光装置１０は、光源１２を含む
照明手段としての照明系１１、レチクルＲを保持するレ
チクルステージＲＳ、レチクルＲに形成されたパターン
像をウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬ、基板ステー
ジとしてのウエハステージ５０、投影光学系ＰＬの倍率
・ディストーション等の結像特性を補正する結像特性補
正手段、フォーカス補正手段（これも結像特性補正手段
の一種である）、及び制御系等を備えている。

【００２６】照明系１１は、高圧水銀ランプあるいはエ
キシマレーザ等から成る光源１２、照明光の光路の開閉
を行うシャッタ１４、オプチカルインテグレータ（フラ
イアイレンズ）等を含む照度均一化光学系１６、照明系
開口絞り板（レボルバ）１８、照明光の照明フィール
ド、すなわちレチクルＲ上の照明領域を規定する照明領
域規定手段としての可変ブラインド２０を含む。シャッ
タ１４は、駆動部２２により駆動され光源１２から射出
された照明光ＩＬ（ｉ線、ｇ線、エキシマレーザ光（Ｋ
ｒＦ、ＡｒＦ）等）を透過または遮光させる。シャッタ
１４の後方の光路上には照度均一化光学系１６が配置さ
れ、ここで照明光ＩＬの光束の一様化、スペックルの低
減化等が行われる。この照度均一化光学系１６の出口部
分には、円板状部材から成る照明系開口絞り板１８が配
置されている、この照明系開口絞り板１８には、ほぼ等
角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り、
小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ
値を小さくするための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の
開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて
配置して成る変形開口絞り（いずれも図示省略）が配置
されている。この照明系開口絞り板１８は、主制御装置
２６により制御されるモータ等の駆動装置２４により回
転駆動されるようになっており、これによりいずれかの
開口絞りが照明光の光路上に選択的に設定される。

【００２７】照明系開口絞り板１８の後方の光路上に
は、ハーフミラー２８が配置され、このハーフミラー２
８後方の照明光ＩＬの光路上には、照明領域規定手段と
しての可変ブラインド２０を介在させてリレーレンズ３
４ａ，３４ｂ組が設置されている。可変ブラインド２０
の設置面はレチクルＲと共役関係にあり、駆動機構３６
により可変ブラインド２０を構成する可動ブレードを開
閉させて開口位置、形状を変えることによってレチクル
Ｒ上の照明領域（照明視野）を任意に設定することがで
きるようになっている。この可変ブラインド２０の具体
的構成については、更に後述する。

【００２８】リレーレンズ３４ａ，３４ｂ組後方の照明
光ＩＬの光路上には、当該リレーレンズ３４ａ，３４ｂ
組を通過した照明光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する
ミラー３７が配置され、このミラー３７後方の照明光Ｉ
Ｌの光路上にはコンデンサレンズ３８が配置されてい
る。

【００２９】前記可変ブラインド２０は、図４に示され
るように、ほぼ正方形の板部材から成るベース板７０
と、このベース板７０の図４における上面に回転自在に
取り付けられた円板部材７２と、この円板部材７２の図
４における上面に固定された４つのモータ７４ａ，７４
ｂ，７４ｃ，７４ｄによって独立にＹＺ面内で駆動され
る４枚のブレード７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄとを
備えている。この内、ブレード７６ａ，７６ｂはモータ
７４ａ，７４ｂによってそれぞれ±Ｚ方向に駆動され、
ブレード７６ｃ，７６ｄはモータ７４ｃ，７４ｄによっ
てそれぞれ±Ｙ方向に駆動されるようになっており、こ
れにより、ブラインド開口７８を任意形状（大きさを含
む）の矩形に設定できるようになっている。

【００３０】ここで、円板部材７２の回転機構について
説明すると、ベース板７０の図４における上面（Ｘ軸方
向一側の面）には環状凸部７０ａが突設され、この環状
凸部７０ａの内周側に円板部材７２の図３における下面
に突設された不図示のボス部が不図示の玉軸受け（ボー
ル・ベアリング）を介して係合している。また、円板部
材７２の外周部１／４の部分には歯部７２ａが形成され
ており、この歯部７２ａに噛み合う駆動ギヤ８２がベー
ス７０上に固定されたモータ８０の回転軸に固定されて
いる。このため、モータ８０の回転により駆動ギヤ８２
が回転し、この回転力が歯部７２ａを介して円板部材７
２に伝達され、これにより環状凸部７０ａに対して不図
示のボス部と一体的に円板部材７２がボス部中心を回転
中心として約９０度の範囲内で回転するようになってい
る。なお、円板部材７２のボス部の内周側は開口が形成
されており、この開口の大きさは、図４に示されるブラ
インド開口７８より大きくなっていることは言うまでも
ない。

【００３１】上記のように構成された可変ブラインド２
０は、レチクルＲのパターン面上で照明領域を任意の矩
形に規定できるとともにその矩形の照明領域を回転させ
る機能をも備えている。この場合、モータ７４ａ，７４
ｂ，７４ｃ，７４ｄ、８０及び駆動ギヤ８２等によって
図１の駆動機構３６が構成されている。

【００３２】図１に戻り、レチクルＲは、レチクルステ
ージＲＳ上に載置され、図示しないレチクルホルダによ
り保持されている。レチクルステージＲＳは、水平面内
で２次元移動可能に構成されており、レチクルＲがレチ
クルステージＲＳに載置された後、レチクルＲのパター
ン領域ＰＡの中心点が光軸ＡＸと一致するように位置決
めが行なわれる。レチクルＲの初期設定は、図示しない
レチクルアライメント系によりレチクル周辺のアライメ
ントマーク（図示省略）を光電検出し、このマーク検出
信号に基づいて、レチクルステージＲＳを微動すること
により行われる。レチクルＲは図示しないレチクル交換
器により適宜交換されて使用される。

【００３３】投影光学系ＰＬは、両側テレセントリック
な光学配置になるように、共通の光軸を有する複数枚の
レンズエレメント４０ａ、４０ｂ、……から構成されて
いる。レンズエレメントのうち、レチクルステージＲＳ
に最も近い一番上のレンズエレメント４０ａは、リング
状の支持部材４２により保持され、この支持部材４２
は、伸縮可能な駆動素子、例えばピエゾ素子４４ａ，４
４ｂ，４４ｃ（紙面奥側の駆動素子４４ｃは図示せず）
によって、３点支持されるとともに鏡筒部４６と連結さ
れている。上記の駆動素子４４ａ，４４ｂ，４４ｃによ
って、レンズエレメント４０ａの周辺３点を独立に、投
影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に移動させることができる
ようになっている。すなわち、レンズエレメント４０ａ
を駆動素子４４ａ，４４ｂ，４４ｃの変位量に応じて光
軸ＡＸに沿って平行移動させることができるとともに、
光軸ＡＸと垂直な平面に対して任意に傾斜させることも
できる。そして、これらの駆動素子４４ａ，４４ｂ，４
４ｃに与えられる電圧が、主制御装置２６からの指令に
基づいて結像特性補正コントローラ４８によって制御さ
れ、これによって駆動素子４４ａ，４４ｂ，４４ｃの変
位量が制御されるようになっている。なお、図１中、投
影光学系ＰＬの光軸ＡＸとは鏡筒部４６に固定されてい
るレンズエレメント４０ｂその他のレンズエレメント
（図示省略）の光軸を指す。

【００３４】また、本実施形態においては、投影光学系
ＰＬの光軸方向中央部近傍の特定のレンズエレメント相
互間には密封室４９が形成されており、この密封室４９
の内圧が不図示の圧力調整機構（例えばべローズポンプ
等）によって調整されるようになっている。この圧力調
整機構も主制御装置２６からの指令に基づいて結像特性
補正コントローラ４８によって制御され、これによって
密封室４９の内圧が調整されるようになっている。

【００３５】ここで、レンズエレメント４０ａの光軸Ａ
Ｘ方向の移動により投影光学系ＰＬの倍率を変更させた
り、ディストーションを変更したりできることは明かで
あり、また、投影光学系ＰＬ内部の密封室４９の内圧を
変化させることにより倍率を変更できることは明らかで
あるから、本実施形態では駆動素子４４ａ，４４ｂ，４
４ｃ、密封室４９及び駆動素子の変位量、密封室の内圧
を制御する結像特性補正コントローラ４８によって主と
して倍率、ディストーションを制御する結像特性補正手
段が構成されている。

【００３６】また、本実施形態では、予め実験によりレ
ンズエレメント４０ａの上下量と倍率変化量との関係を
求めておき、これを主制御装置２６内部のメモリに記憶
しておき、補正時に主制御装置２６が補正する倍率から
レンズエレメント４０ａの上下量を計算し、結像特性補
正コントローラ４８に指示を与えて駆動素子４４ａ，４
４ｂ，４４ｃを駆動することにより倍率補正を行うよう
になっている。なお、前記レンズエレメント４０ａの上
下量と倍率変化量との関係は光学的な計算値を用いても
よく、この場合は前記レンズエレメント４０ａの上下量
と倍率変化量との関係を求める実験の工程が省けること
になる。

【００３７】前記の如く、レチクルＲに最も近いレンズ
エレメント４０ａが移動可能となっているが、このエレ
メント４０ａは倍率、ディストーション特性に与える影
響が他のレンズエレメントに比べて大きく制御しやすい
ものの一つを選択したものであって、同様の条件を満た
すものであれば、このレンズエレメント４０ａに代えて
どのレンズエレメントをレンズ間隔調整のために移動可
能に構成しても良い。

【００３８】同様に、本実施形態では、密閉室４９の内
部圧力の変化と倍率変化の関係を予め実験により求めて
おき、これを主制御装置２６内部のメモリに記憶してお
き、補正時に主制御装置２６が補正する倍率から密封室
４９の内圧の可変量を計算し、結像特性補正コントロー
ラ４８に指示を与えて密封室４９の内圧を増減させるこ
とにより倍率補正を行うこともできるようになってい
る。基本的には密封室４９の内部圧力に比例して倍率は
変化する。この場合も、内部圧力変化による屈折率変化
と、内部圧力変化による密封部の隔壁を構成するレンズ
エレメントの変形や移動をシミュレーションにより計算
して求めることもできる。

【００３９】この他、例えば、投影光学系ＰＬを構成す
る一部のレンズエレメントとして非球面状レンズを用
い、これを回転させるようにしても良い。この場合に
は、いわゆるひし形ディストーションの補正が可能にな
る。あるいは、投影光学系ＰＬ内に平行平面板を設け、
これをチルトさせたり、回転させたりするような機構に
より結像特性補正手段を構成しても良い。

【００４０】前記ウエハステージ５０は、投影光学系Ｐ
Ｌの下方に配置されている。このウエハステージ５０
は、実際には水平面（ＸＹ面）内を２次元移動可能なＸ
Ｙステージと、このＸＹステージ上に搭載され光軸方向
（Ｚ方向）に微動可能なＺステージ等から構成される
が、図１ではこれらが代表的にウエハステージ５０とし
て示されている。以下の説明中では、このウエハステー
ジ５０は、駆動系５４によってＸＹ２次元方向に駆動さ
れるとともに微小範囲（例えば１００μｍ程度）内で光
軸ＡＸ方向にも駆動されるようになっているものとす
る。

【００４１】このウエハステージ５０上にウエハホルダ
５２を介してウエハＷが真空吸着等によって固定されて
いる。ウエハステージ５０の２次元的な位置は、該ウエ
ハステージ５０上に固定された移動鏡５３を介してレー
ザ干渉計５６によって、例えば０．０１μｍ程度の分解
能で常時検出され、このレーザ干渉計５６の出力が主制
御装置２６に与えられている。そして、主制御装置２６
からの指令がステージコントローラ５８に与えられ、ス
テージコントローラ５８によって駆動系５４が制御され
る。このような閉ループの制御系により、例えば、ウエ
ハステージ５０はウエハＷ上の１つのショット領域に対
するレチクルＲのパターンの転写露光が終了すると、次
のショット位置までステッピングされる。

【００４２】前記フォーカス補正手段は、投影光学系Ｐ
Ｌの結像面に向けてピンホールまたはスリットの像を形
成するための結像光束もしくは平行光束を、光軸ＡＸに
対して斜め方向より照射する照射光学系６０ａと、その
結像光束もしくは平行光束のウエハＷ表面での反射光束
を受光する受光光学系６０ｂとからなる斜入射光式の焦
点検出系と、受光光学系６０ｂ内の図示しない平行平板
の反射光束の光軸に対する傾きを主制御装置２６からの
指令に応じて制御することにより、焦点検出系にオフセ
ットを与えて投影光学系ＰＬのフォーカスの変動を補正
するフォーカス補正コントローラ６２とを備えている。
受光光学系６０ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信
号）は前述したステージコントローラ５８に与えられ、
ステージコントローラ５８では焦点ずれ信号、例えばＳ
カーブ信号に基づいて焦点ずれが零となるようにウエハ
ステージ５０のＺ位置を駆動系５４を介して制御するこ
とにより、オートフォーカス（自動焦点合わせ）が実行
される。

【００４３】なお、受光光学系６０ｂ内に平行平板を設
けて焦点検出系（６０ａ，６０ｂ）にオフセットを与え
るようにしたのは、例えば、倍率補正のためにレンズエ
レメント４０ａを上下することによりフォーカスも変化
し、また、投影光学系ＰＬが露光光を吸収することによ
り結像特性が変化し結像面の位置が変動するので、かか
る場合に焦点検出系にオフセットを与え、焦点検出系の
合焦位置を投影光学系ＰＬの結像面の位置に一致させる
必要があるためである。このため、本実施形態では、レ
ンズエレメント４０ａの上下量とフォーカス変化量の関
係も予め実験により求め、主制御装置２６内部のメモリ
に記憶している。なお、レンズエレメント４０の上下量
とフォーカス変化量の関係は計算値を用いてもよい。

【００４４】制御系は、図１中、主制御装置２６によっ
て主に構成される。主制御装置２６は、ＣＰＵ（中央演
算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、Ｒ
ＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆ
るマイクロコンピュータ（又はミニコンピュータ）によ
って構成され、露光動作が的確に行われるように、レチ
クルＲとウエハＷの位置合わせ、ウエハＷのステッピン
グ、シャッタ１４による露光タイミング等を統括して制
御する。また、主制御装置２６は、結像状態を補正する
ために、後述するような計測マーク（マークパターン）
の投影像（空間像）の検出結果に基づいて投影光学系Ｐ
Ｌの結像特性の変動量を演算にて算出するとともに、結
像特性補正コントローラ４８を始めとして装置全体を統
括制御する。

【００４５】上記のようにして構成された露光装置１０
において、露光時には、光源１２から照射された照明光
ＩＬは、シャッタ１４を通過した後に、照度均一化光学
系１６に向かう。照明光ＩＬは照度均一化光学系１６を
通過することによって光束が一様になり、照明系開口絞
り板１８の開口絞りにより照明光の照明フィールドが制
限された後に、ミラー２８で反射されてリレーレンズ３
４ａ，３４ｂ及び可変ブラインド２０に入射する。照明
光ＩＬは、そこでレチクルＲの照明領域が規定（制限）
された後、ミラー３７で垂直下方に反射されてコンデン
サーレンズ３８に至り、次いで、レチクルＲの上記照明
領域内のパターン領域ＰＡを均一な照度で照明する。レ
チクルのパターン領域ＰＡを通過した照明光ＩＬは、投
影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬを透過した光
束は、ウエハＷ上の一つのショット領域に集光して、レ
チクルＲの回路パターン像をその領域上に結像する。結
像状態は後述する方法で補正されている。

【００４６】次に、投影光学系ＰＬの結像特性を計測す
るため、レチクルＲに形成された計測マーク（マークパ
ターン）の投影光学系ＰＬを介しての投影像を光電検出
する光電検出手段としての光電センサユニット１００に
ついて、図２に基づいて説明する。

【００４７】図２には、この光電センサユニット１００
を含む図１のウエハステージ５０近傍部分が拡大して示
されている。図２において、ウエハステージ５０の一端
部上面には、上部が開口した突設部５０ａが設けられて
おり、この突設部の開口を塞ぐ状態で受光ガラス６２が
嵌め込まれている。この受光ガラス６２の上面には、図
３の拡大平面図に示されるように、中央部にほぼ正方形
の開口パターン６４が形成されている。図３において、
斜線部（影線部）はクロム層により形成された遮光帯６
４ａを示す。

【００４８】図２に戻り、開口パターン６４の下方のウ
エハステージ５０内部には、レンズ６６、６８から成る
リレー光学系と、このリレー光学系（６６、６８）によ
って所定光路長分だけリレーされる照明光束（像光束）
の光路を折り曲げる折り曲げミラー６９とから成る受光
光学系と、シリコンフォトダイオード又はフォトマルチ
プライヤ等の光電変換素子から成る光電センサ７０が配
置されている。

【００４９】本実施形態では、上記ウエハステージ５０
の一端部上面の突設部５０ａ、受光ガラス６２、受光ガ
ラス６２上の遮光帯６４ａによって形成された開口パタ
ーン６４、リレー光学系（６６、６８）、折り曲げミラ
ー６９及び光電センサ７０によって光電センサユニット
１００が構成されている。

【００５０】この光電センサユニット１００によれば、
後述するレチクルＲに形成された計測パターンの投影光
学系ＰＬを介しての投影像の検出の際には、投影光学系
ＰＬを透過してきた照明光ＩＬが受光ガラス６２を照明
し、受光ガラス６２上の開口パターン６４を透過した照
明光ＩＬが上記受光光学系を通って光電センサ７０に到
達し、光電センサ７０では光電変換を行い受光量に応じ
た光量信号Ｐを主制御装置２６に出力する。

【００５１】次に、上記の光電センサユニット１００を
用いたレチクルＲ上の計測マークの投影像の検出方法に
ついて説明する。

【００５２】前提として、ここではレチクルＲ上に図５
に示されるような５本のバーマークから成るラインアン
ドスペース（Ｌ／Ｓ）のマークパターンとしての計測マ
ーク９０が形成されているものとする。図５において斜
線部（影線部）は遮光帯を表している。

【００５３】この投影像の検出は、投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸの直下に受光ガラス６２上の開口パターン６４の
ウエハホルダ５２側の遮光部６４ａが位置するように、
ウエハステージ５０を移動した状態で開始される。

【００５４】この開始位置では、照明系１１からの照明
光ＩＬにより計測マーク９０が照明されると、この計測
マーク９０部分（５本のバーマーク）を透過した照明光
ＩＬによってウエハステージ５０上の受光ガラス６２上
の開口パターン６４のウエハホルダ５２側の遮光部６４
ａに計測マーク９０の投影像９０’が結像される。この
ときの状態が、図６に示されている。

【００５５】そして、主制御装置２６からの指示に応じ
て、ステージコントローラ５８では駆動系５４を介して
ウエハステージ５０を−Ｘ方向に所定速度で移動させ
る。これにより計測マーク９０の投影像９０’の右側か
ら徐々に開口パターン６４に重なるようになる。計測マ
ーク９０の投影像９０’と開口パターン６４の重なりが
増すにつれて、光電センサ７０に入射する光量が増加し
ていき、計測マーク９０の投影像９０’と開口パターン
６４とがちょうど重なった時が最大光量となる。その
後、更にウエハステージ５０が−Ｘ方向に移動すると、
今度は光電センサ７０に入射する光量が徐々に減ってい
き、計測マーク９０の投影像９０’と開口パターン６４
の重なりがなくなった時に光電センサ７０に入射する光
量は０となる。

【００５６】この時の光量の変化が図７（Ａ）に示され
ている。主制御装置２６では、この図７（Ａ）に示され
るような光量信号Ｐの波形（実際には、所定のサンプリ
ング間隔で取り込まれたディジタルデータである）を走
査方向に対して微分することで図７（Ｂ）に示されるよ
うな微分波形を計算する。この図７（Ｂ）から明らかな
ように、開口パターン６４の走査方向前側のエッジが計
測マークの投影像９０’を横切っている状態では徐々に
光量が増加する、即ち微分波形がプラス側となる。この
反対に、開口パターン６４の走査方向後側のエッジが計
測マーク９０の投影像９０’を横切っている状態では徐
々に光量が減少する、即ち微分波形がマイナス側とな
る。

【００５７】そして、主制御装置２６では図７（Ｂ）に
示されるような微分波形に基づいてフーリエ変換法など
の公知の信号処理を施し、計測マーク９０が投影された
光学像（空間像）を検出する。

【００５８】以上説明したような検出方法を用いて、レ
チクルＲ上に配置された複数の計測マークの投影像（空
間像）を検出することにより、投影光学系ＰＬの倍率や
ディストーション等の結像特性を求めることができる
（この結像特性の求め方については更に後述する）。ま
た、上記検出方法では、計測マーク９０の投影像９０’
をダイレクトに検出しているので、倍率やディストーシ
ョンを含めた投影光学系ＰＬの光学性能も見ることが可
能である。

【００５９】次に、レチクルＲ上の複数の計測マークの
投影像の検出シーケンスについて説明する。

【００６０】ここでは、図８（Ａ）〜（Ｆ）に示される
レチクルＲ上の６個のマークパターンとしての計測マー
ク９０ａ〜９０ｆを順番に計測する場合について説明す
る。

【００６１】まず、主制御装置２６ではレチクルＲ上の
右上端部に位置する計測マーク９０ａ近傍の部分領域が
照明領域１０２として規定されるように駆動機構３６を
介してブラインド２０を駆動する。

【００６２】次に、前述した検出方法により計測マーク
９０ａの投影光学系ＰＬを介しての投影像を検出する。
この検出中に、主制御装置２６では、次のポイントであ
る計測マーク９０ｂを含む制限された領域が照明領域と
なるように駆動機構３６を介してブラインド２０を駆動
して照明領域を拡大する。すなわち、主制御装置２６で
は、図８（Ａ）に示される照明領域１０２から図８
（Ｂ）に示される照明領域１０３に変更されるように、
ブラインド２０のブレード７６ｄを−Ｙ方向に所定量駆
動しておくのである。

【００６３】そして、計測マーク９０ａの投影像の検出
が終了すると、計測マーク９０ｂの投影像の検出動作を
開始する。そして、前述したと同様の検出方法により、
計測マーク９０ｂの投影像を検出している間に、次のポ
イントである計測マーク９０ｃを含む制限された領域が
照明領域となるように駆動機構３６を介してブラインド
２０を駆動する。すなわち、主制御装置２６では、図８
（Ｂ）に示される照明領域１０３の状態から図８（Ｃ）
に示される照明領域１０４に変更されるようにブライン
ド２０を駆動しておくのである。この場合の照明領域の
変更は、照明領域１０３の大きさのまま照明領域１０４
の状態へ移行するように、ブレード７６ｃ、７６ｄを同
一速度で同一量だけ−Ｙ方向に同時に駆動しても良く、
あるいは一旦計測マーク９０ｂの周辺のみを照明するよ
うに照明領域を小さくした後照明領域２４の大きさにな
るように、ブレード７６ｃのみを−Ｙ方向に所定量駆動
した後、ブレード７６ｄのみを−Ｙ方向に同量駆動して
も良い。

【００６４】そして、計測マーク９０ｂの投影像の検出
が終了すると、計測マーク９０ｃの投影像の検出に移行
する。この計測マーク９０ｃの投影像の検出をし始める
時には、前記の如く、ブラインド２０により照明領域１
０４が規定されている。そして、主制御装置２６では前
述した検出方法により計測マーク９０ｃの投影像を検出
している間に、次の計測ポイントである計測マーク９０
ｄまで照明されるように、照明領域１０４が図８（Ｆ）
に示される照明領域１０８となるようにブラインド２０
を駆動して照明領域を変更しておく。この場合におい
て、主制御装置２６では図８（Ｅ）に示される照明領域
１０６のように計測マーク９０ｃの周辺だけを照明する
ように一旦照明領域を小さくした後に、照明領域１０８
に変更されるようにブラインド２０を駆動しても良く、
あるいは照明領域１０４が図８（Ｄ）に示される照明領
域１０７ａ→１０７ｂ→１０７ｃと順次変化した後照明
領域１０８になるようにブラインド２０を駆動しても良
い。前者の照明領域の変更は、ブレード７６ｃのみを一
旦所定量だけ−Ｙ方向に駆動した後、ブレード７６ａを
＋Ｚ方向に所定量駆動することによって実現でき、ま
た、後者の照明領域の変更は、ブレード７６ｃを所定速
度で−Ｙ方向に駆動するのと並行してブレード７６ａを
＋Ｚ方向に所定速度で駆動することによって実現され
る。後者の場合には、ブレード７６ｃとブレード７６ａ
が同時に駆動されるので、最短時間で照明領域を、照明
領域１０４から照明領域１０８に変更することができ
る。

【００６５】以後、同様にして、計測マーク９０ｄ、９
０ｅ、９０ｆの投影像の検出を行なうが、計測マーク９
０ｄ、９０ｅの投影像の検出中には、次の計測マーク位
置まで照明領域を拡大変更する。

【００６６】次に、計測マークの並び方がブラインド駆
動方向であるＹ軸方向及びＺ軸方向に対応するレチクル
面上でのＹ軸方向及びＸ軸方向に対して斜めに配置され
ている場合の照明領域の変更方法について、図９を用い
て簡単に説明する。

【００６７】図９（Ａ）に示される照明領域１０９を照
明し、計測マーク９０ｇの投影像を検出している間に、
次の計測ポイントである計測マーク９０ｈまで照明領域
を広げる方法として、次の２つの方法がある。

【００６８】第１の方法は、図９（Ｂ）に示されるよう
に計測マーク９０ｇ、９０ｈ両方が照明されるような矩
形の照明領域１１０に照明領域を変更する。第２の方法
は、図９（Ｃ）に示されるように計測マーク９０ｇ、９
０ｈを含む傾斜状態の細長い矩形の照明領域１１１に照
明領域を変更する。前者の第１の方法は、ブレード７６
ｃを−Ｙ方向に所定量駆動するとともにブレード７６ａ
を＋Ｚ方向に所定量駆動することによって実現すること
ができ、後者の第２の方法は、例えばブレード７６ａを
＋Ｚ方向に所定量駆動するとともに、駆動機構３６を構
成するモータ８０を駆動して円板部材７２を所定角度だ
け回転させることにより実現される。上記第１の方法
は、回転機構のない簡易な可動ブラインドで実現可能で
ある。また、第２の方法は、第１の方法に比べてより照
明領域を小さく出来るので、不要な領域を照明して投影
光学系ＰＬ、レチクルＲ、ウエハホルダ５２が照明光を
吸収することによって結像特性が悪化するのを防ぐこと
が可能である。

【００６９】次に、結像特性の一例として、倍率を取り
上げ、この倍率変動の計測方法及びその補正方法につい
て、図１０（Ａ）〜（Ｈ）を参照して説明する。

【００７０】ここでは、レチクルＲ上に４個の計測マー
ク９０_-1〜９０_-4が形成されているものとする。各々の
計測マーク９０_-n（ｎ＝１〜４）は、図１０（Ｈ）に示
されるようにＸマーク、Ｙマークが一対で１個の計測マ
ークを形成している。

【００７１】この場合、前述の計測マークの計測シーケ
ンスの所で説明したのと同様に、計測マーク９０_-1〜９
０_-4の投影像が前述した検出方法により順次検出される
が、主制御装置２６では、計測マーク９０_-1、９０_-2、
９０_-3、９０_-4の投影像の検出に従って照明領域が図１
０の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）→（Ｅ）→（Ｆ）
→（Ｇ）中の各白抜きの矩形領域のように変遷するよう
に、駆動機構３６を制御する。

【００７２】このような計測シーケンスにより、前述の
如くして計測マーク９０_-1〜９０_-4の投影像が求められ
ると、主制御装置２６ではこの投影像に基づいて計測マ
ーク９０_-1〜９０_-4のＸＹ座標位置の計測値（Ｘ_i、Ｙ
_i）（ｉ＝１〜４）を求め、この計測値に基づいてＸ₄
とＸ₁との差の絶対値ΔＸ₁、Ｘ₃とＸ₂との差の絶対
値ΔＸ₂、Ｘ₄とＸ₂の差の絶対値ΔＸ₃、Ｘ₁とＸ₃
との差の絶対値ΔＸ₄及びＹ₄とＹ₃との差の絶対値Δ
Ｙ₁、Ｙ₁とＹ₂との差の絶対値ΔＹ₂、Ｙ₄とＹ₂の
差の絶対値ΔＹ₃、Ｙ₁とＹ₃との差の絶対値ΔＹ₄を
それぞれ演算し、これらの差の絶対値ΔＸ_i、ΔＹ
_i（ｉ＝１〜４）とそれぞれに対応する差の絶対値の設
計値ΔＸ_P1、ΔＸ_P2、ΔＸ_P3、ΔＸ_P4及びΔＹ_P1、ΔＹ
_P2、ΔＹ_P3、ΔＹ_P4とを用いて次式（１）、（２）に基
づいてＸ方向、Ｙ方向の倍率ずれΔＭ_xi、ΔＭ_yiを計算
する。

【００７３】 ΔＭ_xi＝ΔＸｉ／ΔＸ_Pi（ｉ＝１〜４） ……（１） ΔＭ_yi＝ΔＹｉ／ΔＹ_Pi（ｉ＝１〜４） ……（２）そして、主制御装置２６では、最終的に次式（３）に基
づいて倍率変化ΔＭを計算する。

【００７４】 ΔＭ＝（ΣΔＭ_xi＋ΣΔＭ_yi）／８ ……（３）上式において、Σは、ｉ＝１〜４の総和をとることを意
味する。

【００７５】そして、主制御装置２６では上記の倍率変
化ΔＭを補正する内圧の変動量の指令値を結像特性補正
コントローラ４８に与え、結像特性補正コントローラ４
８では上記の倍率変化ΔＭを補正すべく、例えば密封室
４９の内圧を変化させる。これにより、倍率変動の計測
及びその補正が終了する。

【００７６】この図１０の場合には、各計測マークがＸ
マークとＹマークとの２方向のマークから構成されてい
るので、上記の如く、Ｘ方向、Ｙ方向の倍率ずれΔ
Ｍ_xi、ΔＭ_yiをそれぞれ計測することができ、これらの
データを別々に用いることにより、倍率のみでなく、デ
ィストーションの計測も可能である。更に、Ｘ、Ｙ２方
向の他に斜め方向の計測マークを組み合わせれば、投影
光学系ＰＬに対してＳ像、Ｍ像の検出も可能となる。但
し、この場合は、開口パターン６４とウエハステージ５
０の走査方向とを計測マークの角度に合わせて斜めにす
ることが必要である。

【００７７】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、駆動系５４とステージコントローラ５８と
によって相対移動手段が構成され、主制御装置２６によ
って制御手段及び計算手段が構成されている。

【００７８】以上説明したように、本実施形態の投影露
光装置１０によると、レチクルＲ上のある計測マーク
（マークパターン）の投影光学系ＰＬを介しての投影像
（空間像）の検出中に、次の計測マークの位置まで照明
領域を広げていることから、複数の計測マークがある場
合に計測ポイントの移動の度毎にブラインドを駆動して
いた時間が実質的になくなり、照明領域の変更がスルー
プット低下を招くことがなく、その意味で高いスループ
ットを確保することが可能である。また、照明領域を計
測マーク近傍に限定していることから、レチクルＲ、投
影光学系ＰＬ等が照明光を吸収することに起因する結像
特性の劣化を極力抑えることができる。

【００７９】また、本実施形態では、光電センサユニッ
ト１００を構成する開口パターン６４としてほぼ正方形
の開口パターンを用い、空間像の積分データを直接計測
することから、計測マークの全体の輪郭が開口パターン
とほぼ一致すれば足り、計測マークの線幅、線の本数や
ピッチにとらわれずに計測が可能となるという利点があ
る。また、この場合、得られる光量信号がスリット状の
開口パターンを設ける場合のように平均化されないの
で、より実際の像に近い信号が得られる。

【００８０】なお、上記実施形態では、光電センサユニ
ット１００の構成において、ウエハステージ５０内部に
光電センサ７０を配置した場合について説明したが、例
えば受光した照明光をウエハステージ５０の外部に配置
した光電センサに送光光学系、例えば光ファイバー束、
リレー光学系等を介して送光するようにしても勿論良
い。このようにした場合には、光電センサ７０をウエハ
ステージ５０の外部に設置できるので、光電センサ７０
の発熱によりウエハステージ５０の位置制御精度が低下
する等の不都合を回避することができる。但し、この場
合には、レチクルＲ上の任意の位置で計測が可能なよう
に光学系に配慮する必要がある。

【００８１】また、上記実施形態ではレチクルＲ上に形
成される計測マークが５本のＬ／Ｓパターンから形成さ
れる場合について説明したが、本発明に係るマークパタ
ーンは１本のラインパターン、又は５本より多いＬ／Ｓ
パターンから構成されても良い。

【００８２】また、上記実施形態では受光ガラス６２上
に描かれている開口パターン６４として正方形の１個の
開口パターンを用いる場合について説明したが、これに
限らず、例えばレチクルＲ上の計測マーク９０と全く同
じ形状の開口パターンであっても構わない。もちろん、
Ｌ／Ｓの本数は任意である。

【００８３】すなわち、図１１（Ａ）に示されるように
受光ガラス６２上面に５本のスリットから成る開口パタ
ーンを形成しても良く、あるいは図１１（Ｂ）に示され
るように受光ガラス６２の上面に１本のスリットから成
る開口パターン６４ｂを形成しても良い。これらの場
合、前述と同様にして計測マーク９０の投影光学系ＰＬ
を介しての投影像検出を行なった際に得られる光量信号
は、それぞれ図１２の（Ａ）、（Ｂ）のようになる。こ
れらの場合には走査方向に対して微分する必要はなく、
そのままフーリエ変換法などのデータ処理が可能であ
る。図１１（Ａ）に示される開口パターン６４ａを採用
した場合には、計測マーク９０や開口パターン６４ａが
各々５本の場合でも図１２（Ａ）のように１１本分の波
形が検出できるので平均化効果が期待できる。一方、図
１１（Ｂ）に示される開口パターン６４ｂを採用した場
合には、計測マーク９０の線幅と多少異なっていても検
出が可能になる。

【００８４】更に、上記実施形態では、倍率等の結像特
性を求めるに当たり、計測マークの投影像（光学像）の
ＸＹ座標位置を検出しているが、これに限らず、例えば
ウエハステージ５０をＺ軸方向にステップ駆動すること
により、ウエハステージ５０とレチクルＲとの相対距離
をステップ状に送り、各ステップ位置で光学像を検出し
てそのコントラストを比較することによりフォーカス計
測も可能である。

【００８５】なお、上記実施形態ではウエハステージ５
０を移動させながらレチクルＲ上の計測マークの投影像
を光電検出する場合について説明したが、これに限ら
ず、例えばレチクルＲ側に駆動機構を設けてレチクルＲ
の方を移動させながらレチクルＲ上の計測マークの投影
像を光電検出しても良い。この場合には、レチクルＲを
移動させても計測マーク９０に照明光が十分照明される
ように照明領域を決める必要がある。このように、ウエ
ハステージ５０上に設置した開口パターン（センサ開
口）でレチクルＲに配置した計測マークの投影像を検出
可能な構成であれば、本発明に係る結像特性補正方法は
好適に適用することができるものである。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、照明領域の切り換えがスループットに悪
影響を与えることがなく、マスク及び投影光学系の照明
光吸収による結像特性の変動を極力抑えることができる
という従来にない優れた効果がある。

【００８７】また、請求項２ないし５に記載の発明によ
れば、照明領域の切り換えがスループットに悪影響を与
えることがなく、しかもマスク及び投影光学系の照明光
吸収による結像特性の変動を極力抑えることができるの
で、高スループットで高精度に結像特性の補正を行なう
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る投影露光装置の概略構成を示
す図である。

【図２】図１のウエハステージ近傍部分を拡大して示す
図である。

【図３】図２の受光ガラスの平面図である。

【図４】図１の可変ブラインドの構成を示す概略斜視図
である。

【図５】レチクル上に形成された計測マークの一例を示
す図である。

【図６】図５の計測マークの投影像の光電検出方法を説
明するための図である。

【図７】（Ａ）は図５の計測マークの投影像の光電検出
した結果得られた光量信号の波形を示す線図、（Ｂ）は
（Ａ）の微分波形を示す線図である。

【図８】レチクル上の複数の計測マークの投影像の検出
シーケンスを説明するための図である（（Ａ）〜
（Ｆ））。

【図９】レチクル面上で計測マークの並び方がＸＹ軸に
対して斜めに配置されている場合の、照明領域の変更方
法を説明するための図である（（Ａ）〜（Ｃ））。

【図１０】結像特性の補正方法について説明するための
図であって、（Ａ）〜（Ｇ）は前段階のレチクル上の複
数の計測マークの投影像の検出シーケンスにおける照明
領域の変遷を視覚的に示す図、（Ｈ）は計測マークの具
体的構成を示す図である。

【図１１】（Ａ）は光電センサユニットを構成する受光
ガラス上面に形成される開口パターンの他の一例を示す
図、（Ｂ）は受光ガラス上面に形成される開口パターン
のその他の一例を示す図である。

【図１２】（Ａ）は図１１（Ａ）の開口パターンが形成
された場合の計測マーク９０の投影像検出を行なった際
に得られる光量信号を示す図、（Ｂ）は図１１（Ｂ）の
開口パターンが形成された場合の計測マーク９０の投影
像検出を行なった際に得られる光量信号を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０投影露光装置１１照明系（照明手段）２０可変ブラインド（照明領域規定手段）２６主制御装置（制御手段、計算手段）４４ａ，４４ｂ，４４ｃ駆動素子（結像特性補正手段
の一部）４８結像特性補正コントローラ（結像特性補正手段の
一部）４９密封室４９（結像特性補正手段の一部）５０ウエハステージ（基板ステージ）５４駆動系（相対移動手段の一部）５８ステージコントローラ（相対移動手段の一部）１００光電センサユニット（光電検出手段）Ｒレチクル（マスク）Ｗウエハ（感応基板、基板）ＰＬ投影光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成されたパターンの像を基板
上に投影する投影光学系の結像特性を補正する結像特性
補正方法であって；前記マスク上に形成された１つのマ
ークパターンを含む領域を照明光により照明して当該マ
ークパターンの前記投影光学系を介した投影像を光電検
出するとともに、該投影像の検出中に、その検出中のマ
ークパターン位置と次のマークパターン位置とを含む制
限された領域が照明されるように照明領域を設定する第
１工程と；前記第１工程を少なくとも１回経た後に、前
記第１工程で検出された投影像のデータから前記投影光
学系の結像特性を計算する第２工程と；前記第２工程に
おける計算結果に基づいて前記投影光学系の結像特性を
補正する第３工程とを含む結像特性補正方法。
【請求項２】照明光によりパターンが形成されたマス
クを照明し、前記パターンの像を投影光学系を介して感
応基板上に投影露光する投影露光装置であって、前記マスク上の照明領域を規定する照明領域規定手段を
有し、この照明領域規定手段で規定された前記マスク上
の照明領域を照明光により照明する照明手段と；前記感
応基板が載置される基板ステージと；前記マスクと前記
基板ステージを所定方向に相対移動させる相対移動手段
と；前記相対移動中に前記マスク上に形成されたマーク
パターンの前記投影光学系による投影像を光電検出する
光電検出手段と；前記光電検出手段による前記マスク上
の１つのマークパターンの検出中に、その検出中のマー
クパターン位置と次のマークパターン位置とを含む制限
された領域が照明されるように、前記照明領域規定手段
を制御して照明領域を変更する制御手段と；前記光電検
出手段により検出された投影像のデータから前記投影光
学系の結像特性を計算する計算手段と；前記計算手段の
計算結果に基づいて前記投影光学系の結像特性を補正す
る結像特性補正手段と：を有する投影露光装置。
【請求項３】前記照明領域規定手段は、前記照明光の
光軸に対し垂直な面内で前記照明領域を回転させる回転
機能をも備えていることを特徴とする請求項２に記載の
投影露光装置。
【請求項４】前記光電検出手段により検出される投影
像のデータは、前記マークパターンの空間像の積分デー
タであり、前記計算手段が、前記積分データを前記相対走査方向に
対して微分することを特徴とする請求項２に記載の投影
露光装置。
【請求項５】前記計算手段が、倍率、ディストーショ
ン、コマ、球面、フォーカス、アス、像面湾曲の中で少
なくとも一つを計算するとともに、前記結像特性補正手段は、前記計算手段で計算された結
像特性を補正することを特徴とする請求項２に記載の投
影露光装置。